Комплекс радиоэлектронного подавления системы радиосвязи

Комплекс радиоэлектронного подавления системы радиосвязи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиоэлектронному подавлению (РЭП) активными помехами радиоэлектронных средств (РЭС), в частности средств радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, и может быть использовано для подавления корабельных и авиационных средств радиосвязи.

Известны средства РЭП РЭС, реализованные в автоматической станции активных помех, защищенной патентом РФ на изобретение №2103705 МПК G01S 7/38, 1994 г., в станции маскирующих и импульсных помех, защищенной патентом РФ на полезную модель №29818 МПК H04K 3/00, G01S 7/38, 2002 г., и в станции активных помех, защищенной патентом РФ на полезную модель №29198, МПК H04K 3/00, G01S 7/38, 2002 г. Работа всех указанных аналогов основана на приеме зондирующего информационного сигнала, воспроизведении его несущей частоты, формировании шумовой помехи на этой частоте, ее усилении и излучении в направлении подавляемого средства. В общей своей части все указанные аналоги содержат приемную и передающую антенны, СВЧ-усилители, блок обнаружения и анализа зондирующего информационного сигнала и формирователь помех. Все перечисленные элементы являются существенными признаками и заявляемого комплекса РЭП.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, обеспечиваемого изобретением, в этих аналогах является относительно узкий частотный диапазон подавления РЭС. Расширение же этого диапазона делает требуемый энергетический потенциал станции помех настолько большим, что станция становится нереализуемой. В противном случае РЭП становится малоэффективным.

Из указанных аналогов наиболее близким по технической сущности к заявляемому комплексу РЭП (прототипом) является автоматическая станция активных помех, защищенная патентом РФ на изобретение №2103705 МПК G01S 7/38, 1994 г. Она содержит установленные на летательном аппарате приемную и передающую антенны, СВЧ-разветвитель, устройство кратковременного воспроизведения несущей частоты, два СВЧ-усилителя, два СВЧ-светвителя, СВЧ-коммутатор, блок анализа зондирующего сигнала, формирователь помех, амплитудный детектор, фазовый модулятор, элемент запрета, формирователи модулирующего напряжения, устройство управления и временного программирования и формирователь стробирующих и модулирующих импульсов.

Приемная и передающая антенны, СВЧ-разветвитель, СВЧ-усилители, СВЧ-коммутатор, амплитудный детектор, блок анализа зондирующего сигнала и формирователь помех входят и в состав заявляемого комплекса РЭП.

Причинами, препятствующими достижению в прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, являются его относительно низкая эффективность и трудность реализации. Особенно сильно это сказывается при подавлении систем с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Дело в том, что у этих систем достаточно широкий диапазон перестройки рабочей частоты, поэтому формирование и излучение шумовой помехи во всем этом диапазоне крайне затруднительно. Следует также отметить, что подавляемый приемник, как правило, перемещается в пространстве относительно станции помех, и в принципе может оказаться на достаточно большом расстоянии от нее. При этом мощность помех на входе приемника напрямую уменьшается пропорционально квадрату этого расстояния, а вместе с ней уменьшается эффективность подавления системы.

В большинстве случаев реализация достаточного для приемлемой эффективности подавления энергопотенциала станции помех крайне затруднительна или вообще невозможна.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности РЭП и снижение требований к энергопотенциалу комплекса.

Технический результат достигается тем, что в комплекс радиоэлектронного подавления системы радиосвязи, содержащий установленные на летательном аппарате приемную антенну, входной СВЧ-усилитель, последовательно включенные СВЧ-разветвитель, амплитудный детектор и блок анализа зондирующего сигнала, формирователь помех, СВЧ-коммутатор и последовательно включенные усилитель мощности и передающую антенну введены измеритель несущей частоты, вход которого соединен со вторым выходом СВЧ-разветвителя, а выход - со вторым входом блока анализа зондирующего сигнала, определитель наличия фазовой манипуляции, вход которого соединен с третьим выходом СВЧ-разветвителя, а выход - с третьим входом блока анализа зондирующего сигнала, блок памяти, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами блока анализа зондирующего сигнала, формирователь импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора и первым входом блока анализа зондирующего сигнала, а выход - с управляющим входом формирователя помех, сигнальный вход которого соединен с четвертым выходом СВЧ-разветвителя, а выход - с сигнальным входом СВЧ-коммутатора, соединенного своим управляющим входом с выходом блока анализа зондирующего сигнала, а выходом - со входом усилителя мощности, приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, определитель координат носителей передатчика и приемника подавляемой системы и вычислитель, первый вход которого соединен с выходом приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем, второй и третий входы - соответственно с первым и вторым выходами определителя координат носителей передатчика и приемника подавляемой системы, а выход - со входом системы управления движением носителя комплекса, входной СВЧ-усилитель включен между приемной антенной и входом СВЧ-разветвителя, при этом летательный аппарат - носитель комплекса удерживается на линии «передатчик - приемник» подавляемой системы на минимально возможном расстоянии от приемника. При этом формирователь помех содержит блок прямого сдвига частоты, сигнальный вход которого является первым входом формирователя помех и соединен с четвертым выходом СВЧ-разветвителя, а управляющий вход является вторым входом формирователя помех и соединен с выходом формирователя импульсов по переднему фронту, расширитель радиоимпульса промежуточной частоты, вход которого соединен с первым выходом блока прямого сдвига частоты, и блок обратного сдвига частоты, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом расширителя радиоимпульса промежуточной частоты и вторым выходом блока прямого сдвига частоты, а выход является выходом формирователя помех и соединен с сигнальным входом СВЧ-коммутатора.

Совокупность вновь введенных элементов и связей вместе с остальными элементами и связями комплекса не следует явным образом из уровня техники. Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых указанная совокупность элементов и связей самостоятельно или в совокупности с остальными элементами и связями предлагаемого комплекса была бы описана. Это позволяет считать заявляемый комплекс РЭП новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

- на фиг.1 - взаимное положение носителей передатчика и приемника подавляемой системы и носителя комплекса РЭП;

- на фиг.2 - структурная схема заявляемого комплекса РЭП;

- на фиг.3 - структурная схема формирователя помех.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - носитель передатчика подавляемой системы;

2 - носитель приемника подавляемой системы;

3 - носитель комплекса РЭП;

R - расстояние между носителями комплекса РЭП и подавляемого приемника;

D - расстояние между носителями передатчика и приемника подавляемой системы.

В качестве носителя 1 может служить, например, самолет ДРЛО с передатчиком подавляемой системы «Джитидс», в качестве носителя 2 - надводный корабль, на котором установлен один из приемников этой системы, а в качестве носителя 3 - вертолет или беспилотный летательный аппарат, на котором установлен комплекс РЭП, работающий в автоматическом режиме.

Заявляемый комплекс РЭП содержит приемник 4 сигналов спутниковых радионавигационных систем, определитель 5 координат носителей передатчика и приемника подавляемой системы, вычислитель 6, последовательно включенные приемную антенну 7, входной СВЧ-усилитель 8, СВЧ-разветвитель 9, амплитудный детектор 10 и блок 11 анализа зондирующего сигнала, блок 12 памяти, измеритель 13 несущей частоты, определитель 14 наличия фазовой манипуляции, формирователь 15 импульсов по переднему фронту и последовательно включенные формирователь 16 помех, СВЧ-коммутатор 17, усилитель 18 мощности и передающую антенну 19. Первый вход вычислителя 6 соединен с выходом приемника 4, второй и третий - соответственно с первым и вторым выходами определителя 5, а выход - со входом системы управления движением носителя комплекса РЭП (движением носителя 3). Вход измерителя 13 соединен со вторым выходом СВЧ-разветвителя 9, а выход - со вторым входом блока 11. Вход определителя 14 соединен с третьим выходом СВЧ-разветвителя 9, а выход - с третьим входом блока 11. Вход определителя 14 соединен с третьим выходом СВЧ-разветвителя 9, а выход - с третьим входом блока 14, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока 12 памяти. Управляющий вход СВЧ-коммутатора 17 соединен с выходом блока 11. Вход формирователя 15 соединен с выходом детектора 10 и первым входом блока 11, а выход - с управляющим входом формирователя 16, сигнальный вход которого соединен с четвертым выходом СВЧ-разветвителя 9.

Формирователь 16 помех содержит блок 20 прямого сдвига частоты, расширитель 21 радиоимпульса промежуточной частоты и блок 22 обратного сдвига частоты. Первый и второй входы блока 20 являются соответственно сигнальным и управляющим входами формирователя 16 помех. Вход расширителя 21 соединен с первым выходом блока 20. Первый и второй входы блока 22 соединены соответственно с выходом расширителя 21 и вторым выходом блока 20, а выход является выходом формирователя 16 помех.

Работа комплекса РЭП состоит в следующем.

Приемник 4 представляет собой автоматический радионавигатор спутниковых радионавигационных систем. Этот приемник принимает сигналы указанных систем и по ним определяет пространственные координаты, направление и скорость движения носителя 3. Указанные параметры и скорость по каждой из координат поступают на первый вход вычислителя 6, все входы которого многоканальны.

Определитель 5 координат осуществляет постоянное измерение пространственных координат носителей 1 и 2 относительно носителя 3. Он представляет собой измеритель координат движущихся целей, например, импульсно-доплеровскую радиолокационную станцию. Измеренные определителем 5 координаты носителя 1 с передатчиком и носителя 2 с приемником поступают соответственно на второй и третий входы вычислителя 6.

Вычислитель 6 под действием поступивших на его входы сигналов формирует сигнал управления движением носителя 3, под действием которого носитель 3 постоянно удерживается на линии «носитель 1 - носитель 2» на минимально возможном расстоянии R от носителя 2. При этом приемная антенна 7 устанавливается направленной в сторону носителя 1 передатчика, а передающая антенна 19 - в направлении на носитель 2 приемника подавляемой системы.

Установленный на носителе 1 передатчик формирует, усиливает и излучает в нужных направлениях, в том числе и в направлении носителя 2, зондирующий информационный сигнал, представляющий собой радиоимпульсы фазоманипулированного сигнала длительностью порядка 6 мкс и периодом следования порядка 25 мкс. Несущая частота этих импульсов скачкообразно изменяется от импульса к импульсу по псевдослучайному закону в диапазоне примерно 250 МГц с шагом не менее 5 МГц (примерно 50 фиксированных частот). Каждый из радиоимпульсов представляет собой последовательность примерно 30 посылок длительностью 0,2 мкс каждая несущей частоты, причем каждой посылке соответствуют логические "1" или "0", что определяется фазовой манипуляцией. Таким образом, информация в зондирующем информационном сигнале передается за счет его фазовой манипуляции.

В блоке 12 памяти содержится каталог параметров подавляемых средств, в пределах которых возможно изменение параметров зондирующего информационного сигнала.

В комплексе РЭП излученный передатчиком носителя 1 зондирующий информационный сигнал принимается антенной 7, усиливается входным СВЧ-усилителем 8 и через СВЧ-разветвитель 9 поступает на входы амплитудного детектора 10 и входы измерителя 13, определителя 14 и формирователя 16 помех.

Амплитудный детектор 10 преобразует поступивший на его вход радиосигнал в видеосигнал, то есть выделяет из него огибающую. Результат детектирования, то есть видеосигнал, поступает на первый вход блока 11 для дальнейшей обработки.

Измеритель 13 осуществляет измерение несущей частоты принятого зондирующего информационного сигнала. Результат измерения с выхода измерителя 13 в виде цифрового кода поступает на второй вход блока 11.

Определитель 14 наличия фазовой манипуляции проверяет, наделен ли принятый зондирующий информационный сигнал фазовой манипуляцией, то есть, имеются ли в этом сигнале скачкообразные изменения сигнала по фазе. Результат этого анализа в виде сигнала, соответствующего логическому "0" или логической "1", с выхода определителя 14 поступает на третий вход блока 11.

В блоке 11 по видеосигналу определяются длительность τ и период T следования принятых зондирующих радиоимпульсов. Результаты измерения этих параметров для удобства дальнейшего обращения с ними преобразуются в цифровую форму. С первого выхода блока 12 на четвертый вход блока 11 поступают допустимые (максимальное и минимальное) значения несущей частоты, в пределах которых может находиться несущая частота зондирующего радиоимпульса. Аналогично со второго выхода блока 12 на пятый вход блока 11 поступают допустимые значения длительности τ, а с третьего выхода блока 12 - на шестой вход блока 11 допустимые значения периода T следования зондирующего радиоимпульса.

В блоке 11 осуществляется проверка наличия фазовой манипуляции в принятом зондирующем информационном сигнале и проверка соответствия фактических параметров принятого зондирующего сигнала каталожным. В случае наличия фазовой манипуляции и соответствия фактических параметров принятого зондирующего сигнала каталожным значениям принимается решение о РЭП источника зондирующего сигнала, и блок 11 формирует соответствующую команду, которая поступает с его выхода на управляющий вход СВЧ-коммутатора 17.

По этой команде СВЧ-коммутатор 17 начинает пропускать на вход усилителя 18 помеховый сигнал. Помеховый сигнал формируется формирователями 15 и 16 из начальной части принятого зондирующего радиоимпульса, поступающего на сигнальный вход формирователя 16 помех с четвертого выхода СВЧ-разветвителя 9.

Помеховый сигнал представляет собой радиоимпульс, имеющий ту же частоту, что и принятый зондирующий радиоимпульс, но задержанный относительно принятого на время порядка долей микросекунды и не имеющий фазовой манипуляции, или имеющий таковую, но отличную от фазовой манипуляции принятого сигнала.

Он формируется следующим образом. С помощью формирователя 15 по переднему фронту видеоимпульса с выхода детектора 10, соответствующего принятому радиоимпульсу, формируется короткий строб-импульс длительностью порядка долей микросекунды, который поступает на второй вход блока 20, на первый вход которого поступает принятый зондирующий радиоимпульс с четвертого выхода СВЧ-разветвителя 9, имеющий псевдослучайную высокую частоту порядка 1 ГГц. Под действием этого строб-импульса принятый зондирующий радиоимпульс с четвертого выхода СВЧ-разветвителя 9 с помощью блока 20 преобразуется в свою начальную часть, а результат преобразования переносится на промежуточную частоту порядка 70 МГц. Для выполнения этих операций в блоке 20 предусмотрен отдельный СВЧ-коммутатор для коммутации принятого зондирующего радиоимпульса на время длительности строб-импульса, набор высокочастотных гетеродинов, смесителей и фильтр промежуточной частоты. Результат преобразования - радиоимпульс на промежуточной частоте длительностью порядка долей микросекунды с первого выхода блока 20 поступает на вход расширителя 21. На втором выходе блока 20 формируется непрерывный СВЧ сигнал, частота которого соответствует частоте гетеродина, смешение которой с промежуточной дает частоту принятого зондирующего радиоимпульса. Сигнал гетеродина со второго выхода блока 20 поступает на второй вход блока 22. С помощью расширителя 21 поступивший на его вход короткий радиоимпульс расширяется до длительности τ, равной длительности принятого зондирующего радиоимпульса порядка 6 мкс. Эта операция может быть осуществлена, например, путем соответствующего многократного повторения этого радиоимпульса без пауз. Сформированный таким образом радиоимпульс длительностью τ поступает с выхода расширителя 21 на первый вход блока 22. Блок 22 осуществляет обратный сдвиг радиоимпульса промежуточной частоты длительностью τ на исходную несущую псевдослучайную частоту принятого зондирующего радиоимпульса. Сформированный помеховый сигнал с выхода блока 22 поступает на выход формирователя 16 помех, а с него - на сигнальный вход СВЧ-коммутатора 17.

Таким образом, на выходе формирователя 16, сигнальном входе и выходе СВЧ-коммутатора 17 и на входе усилителя 18 мощности появляется помеховый сигнал, совпадающий по частоте с принятым зондирующим сигналом, но запаздывающим относительно него на доли микросекунды. Указанное время запаздывания уходит на формирование помехового сигнала из начальной части принятого зондирующего радиоимпульса. При этом амплитудная манипуляция помехового сигнала отличается от амплитудной манипуляции принятого зондирующего радиоимпульса, так как подавляющая часть этого радиоимпульса (по существу весь радиоимпульс, за исключением начальной части длительностью долей микросекунды) не участвует в формировании помехового сигнала.

В усилителе 18 помеховый сигнал усиливается, а с помощью антенны 19 результат усиления излучается в направлении подавляемого приемника на носителе 2.

Излученные антенной 19 помеховые сигналы вместе с зондирующими информационными радиоимпульсами поступают на вход подавляемого приемника, установленного на носителе 2. В результате на входе подавляемого приемника вместе с каждым из зондирующих информационных радиоимпульсов в течение всего промежутка времени его действия порядка 6 мкс действует помеховый сигнал на той же частоте, но с искаженной фазовой манипуляцией. При существенном энергетическом превышении помехового сигнала над информационным декодировать зондирующий информационный сигнал не представляется возможным.

Оценим коэффициент К_П превышения помехового сигнала над зондирующим информационным для типовых параметров подавляемых средств и комплекса РЭП и их взаимного расположения:

PG_П=3·10⁴ Вт - энергопотенциал подавляемой системы связи;

PG_РЭП=10⁴ Вт - энергопотенциал комплекса РЭП;

γ_П=0,5 - коэффициент несовпадения поляризации подавляемого и помеховых сигналов;

D=150000 м - расстояние «носитель 1 - носитель 2»;

R=5000 м - расстояние «носитель 2 - носитель 3».

Расчет коэффициента К_П может быть произведен по формуле:

Подставив численные значения, получим:

Таким образом, коэффициент превышения помехового сигнала над зондирующим информационным сигналом составляет К_П=150, то есть 24,8 дБ, что вполне достаточно для эффективного подавления последнего.

Следует отметить, что в прототипе расстояние R между носителями 2 и 3 никак не контролируется и в общем случае может значительно превышать 5 км. Оно может составлять, например, (50÷100) км. В прототипе значение коэффициента К_П следует дополнительно умножить на отношение Δf_пр/Δf, где Δf_пр - полоса пропускания приемника подавляемой системы, Δf - диапазон перестройки несущих частот зондирующего информационного сигнала.

Принимая типовые значения Δf_пр=5 МГц, Δf=250 МГц и R=50 км, получим

Δf_пр/Δf=0,2 и К_П=0,03,

что совершенно недостаточно для подавления информационного сигнала. Для обеспечения приемлемого значения коэффициента подавления К_П≈20÷30 энергетический потенциал PG_РЭП комплекса РЭП необходимо увеличивать не менее чем на два порядка, что крайне затруднительно.

Кроме того, в прототипе помехи излучаются непрерывно, что не позволяет принимать какие-либо сигналы во время излучения помех из-за ограниченности развязки между приемной и передающей антеннами станции помех. Это дополнительно снижает эффективность подавления системы радиосвязи, если во время воздействия помех все несущие частоты или часть их в зондирующем информационном сигнале будут изменены.

В заявляемом же комплексе РЭП помеховые сигналы излучаются синхронно с принимаемым сигналом со скважностью, примерно равной двум, поэтому ничто не мешает приему зондирующих информационных сигналов в паузах между помехами.

В соответствии с изложенным, можно сделать вывод, что эффективность заявляемого комплекса РЭП выше, чем у прототипа, при этом для его реализации требуется меньший, чем для реализации прототипа энергопотенциал.

Предлагаемый комплекс РЭП достаточно легко реализуем. В качестве приемника 4 может быть использован, например, модуль СНС СН-47, представляющий собой 24-канальный навигационный приемник, обеспечивающий прием и обработку сигналов СНС ГЛОНАСС, GPS и SBAS. В качестве определителя 5 координат носителей 1 и 2 может служить серийно выпускаемая импульсно-доплеровская РЛС, определяющая координаты быстродвижущихся целей. В качестве вычислителя 6 может служить стандартная ПЭВМ, запрограммированная на решение навигационных задач.

Остальные составляющие комплекса РЭП могут быть реализованы на основе тех же элементов, что и упомянутые выше аналоги - станции помех, защищенные патентами РФ №№2103705, 29818 и 29198.

1. Комплекс радиоэлектронного подавления системы радиосвязи, содержащий установленные на летательном аппарате приемную антенну, входной СВЧ-усилитель, последовательно включенные СВЧ-разветвитель, амплитудный детектор и блок проверки соответствия фактических параметров зондирующего сигнала каталожным, формирователь помех, СВЧ-коммутатор и последовательно включенные усилитель мощности и передающую антенну, отличающийся тем, что в него введены измеритель несущей частоты, вход которого соединен со вторым выходом СВЧ-разветвителя, а выход - со вторым входом блока проверки соответствия фактических параметров зондирующего сигнала каталожным, определитель наличия фазовой манипуляции, вход которого соединен с третьим выходом СВЧ-разветвителя, а выход - с третьим входом блока проверки соответствия фактических параметров зондирующего сигнала каталожным, блок памяти, хранящий каталожные значения несущей частоты, длительности и периода следования зондирующих радиоимпульсов, выходы допустимых значений несущей частоты, длительности и периода следования зондирующих радиоимпульсов которого соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами блока проверки соответствия фактических параметров зондирующего сигнала каталожным, формирователь импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора и первым входом блока проверки соответствия фактических параметров зондирующего сигнала каталожным, а выход - с управляющим входом формирователя помех, сигнальный вход которого соединен с четвертым выходом СВЧ-разветвителя, а выход - с сигнальным входом СВЧ-коммутатора, соединенного своим управляющим входом с выходом блока проверки соответствия фактических параметров зондирующего сигнала каталожным, а выходом - со входом усилителя мощности, приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, определитель координат носителей передатчика и приемника подавляемой системы и вычислитель сигналов управления движением летательного аппарата-носителя комплекса и направлением его приемной и передающей антенн, первый вход которого соединен с выходом приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем, второй и третий входы - соответственно с первым и вторым выходами определителя координат носителей передатчика и приемника подавляемой системы, а выход - со входом системы управления движением носителя комплекса, входной СВЧ-усилитель включен между приемной антенной и входом СВЧ-разветвителя, при этом летательный аппарат - носитель комплекса удерживается на линии «передатчик - приемник» подавляемой системы на минимальном расстоянии от приемника, а приемная и передающая антенны комплекса - направленными соответственно на передатчик и приемник подавляемой системы.

2. Комплекс радиоэлектронного подавления системы радиосвязи по п.1, отличающийся тем, что формирователь помех содержит блок прямого сдвига частоты, сигнальный вход которого является первым входом формирователя помех и соединен с четвертым выходом СВЧ-разветвителя, а управляющий вход является вторым входом формирователя помех и соединен с выходом формирователя импульсов по переднему фронту, расширитель радиоимпульса промежуточной частоты, вход которого соединен с первым выходом блока прямого сдвига частоты, и блок обратного сдвига частоты, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом расширителя радиоимпульса промежуточной частоты и вторым выходом блока прямого сдвига частоты, а выход является выходом формирователя помех и соединен с сигнальным входом СВЧ-коммутатора.